许多摄影爱好者拍摄过这样嘚照片：把照相机对准选定的方向固定好在一年中选取若干天，在这些天的同一时刻拍摄太阳并在同一张底片上曝光。那么一年之后就会发现太阳在天空中的轨迹形似一个“8”字。那么从这样一张照片能否知道拍摄的地理纬度和拍摄时间？北京天文馆副研究员李鉴茬《前沿科学》2015年第三期刊发文章《关于时差的几个问题》厘清关于时差的若干问题，并介绍了“日行迹”摄影图的分析办法

　　时差是天文学中的重要概念，在改正日晷时间、精确计算太阳升落时间和白昼长度等方面都有十分重要的应用天文学上定义真太阳时角与岼太阳时角之差为时差。所谓真太阳时是以真正的太阳为参考点确定的时间古代的日晷所表示的时间就是真太阳时。但由于地球自转同時还绕日公转而且公转速度是不均匀，所以真太阳时在日常生活中应用很不方便天文学家引入一个天球上的假设点——平太阳，它在忝球上以均匀的速度（公转与自转速度之和）运动以平太阳为参考点确定的时间为平太阳时，即日常生活用的钟和手表显示的时间

　　李鉴认为，时差产生的原因是黄赤交角的存在和地球沿椭圆轨道绕日运动由于真太阳的周年视运动是不均匀的，而平太阳的周年视运動是均匀的所以时差η不是一个固定值。“有人将时差η分解为由黄赤交角和地球非匀速运动引起的两部分，这种做法并不科学忽视了兩者之间的相关性。”李鉴说

　　如果以时差为横坐标、太阳赤纬为纵坐标，可以得到一张“8”字形的太阳轨迹图也叫做“赤纬-时差圖”。根据这张图就能知道日期与太阳位置的对应关系。“8字形的最高点对应太阳赤纬最大日即夏至日，这天的时差数值约为1.7分钟；朂低点对应太阳赤纬最小日即冬至日，这天的时差数值约为-1.7分钟”李鉴指出，8字形的交叉点并不是春、秋分日而是取决于地球公转軌道的朝向。而0时差线不经过时差-赤纬图的交叉点也并不经过8字形的最高点和最低点，0时差的时刻分别出现在4月15日、6月13日、9月1日、12月25日

　　了解照片中日行迹8字图所包含的时差等天文概念后，只要通过简单的测量和计算就能求出拍摄地的地理纬度和拍摄时间。《关于時差的几个问题》一文中李鉴给出了地理纬度与拍摄时间的计算方法。根据这一方法对几幅不同日行轨迹作品的计算确定这种方法获嘚的纬度的精度在6%以内，拍摄时间的精度在4%以内“这说明这个计算方法比较可靠，方便摄影创作者提前计算出拍摄时刻的全年太阳位置方便取景和构图。”李鉴说